2025年国防军工行业专题报告:政策技术需求共振,商业航天赛道加速
- 来源:财通证券
- 发布时间:2025/08/21
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国防军工行业专题报告:政策技术需求共振,商业航天赛道加速。卫星互联网成商业航天核心赛道:作为商业航天最重要的应用场景之一,卫星互联网依托低轨卫星(LEO)低时延、低成本优势,通过规模化组网实现全球覆盖,已成为各国竞争焦点。根据UCS公布的数据,截至2023年5月,美国以5165颗在轨卫星居首(占全球68.32%),SpaceX星链计划全球领先。国内“国网”“千帆”星座加速推进,2025年民营公司可复用火箭有望迎来密集首飞。政策、技术与资源共振驱动行业爆发:频轨资源“先登先占”规则下,截至2024年底低轨卫星申报量超7万颗(...
1 商业航天及卫星互联网
1.1 卫星互联网是商业航天最重要的应用场景之一
商业航天是指利用商业模式运营的航天活动。商业航天是指按照市场规则配合技 术、资金、人才等资源要素,以盈利为目的、非政府的航天活动,主要包括运载 火箭、人造卫星、载人航天、深空探测及空间站等方向,与军用航天、民用航天 并列,构成航天工业的三大支柱。卫星互联网是商业航天最重要的应用场景之一 ——基于卫星通信,通过发射一定数量的人造大基站在太空规模化组网,以完成 类似地面宽带信息接入的功能。
根据空间网络与地面网络的关系,可将卫星网络工作模式分为天星地网、天基网 络和天网地网三类。在天星地网模式下,卫星间无星间链路连接,只有在用户和 地面站被同一卫星覆盖时才能进行实时通信业务。目前 OneWeb 一期计划采用 此种架构。天基网络模式下,用户间可直接通过卫星和星间链路实现端到端连接, 摆脱了对地面网络设施的依赖,具有独立性、安全性和抗毁性优势。天网地网模 式下,卫星间由星间链路连接,地面信关站通过地面网络连接。天网地网模式充 分利用了卫星的广域覆盖优势和地面网络的容量、资源优势,实现了天地融合和 优势互补,成为未来低轨卫星网络的发展趋势。

卫星轨道主要分为 LEO、MEO、GEO 三种。LEO(近地球轨道)高度通常在 160 公里至 2000 公里之间,轨道高度较低、时延低但覆盖区域较小。GEO(地 球静止轨道)位于地球赤道正上方,高度约为 35,786 公里,卫星绕地球运行的 方向和周期与地球自转完全相同,因从地面观测时卫星相对地球静止不动而得名。 GEO 卫星因轨道较高呈现时延高而覆盖范围极广的特点,3 颗卫星就能覆盖地球 除南、北极之外的所有区域。MEO(中地球轨道)高度位于 LEO 和 GEO 之间, 全球导航卫星系统如 GPS、GLONASS、伽利略、北斗的核心卫星主要部署在 这个轨道上。
轨道高度决定功能,卫星互联网多以低轨卫星组网。低轨卫星较短的传输路径让 信号的损耗和延迟更低,数据传输速度与地面光纤网络相当,可实现近乎实时的 通信和数据传输,其制造和发射成本低、扩展性强的优势可弥补移动速度过快、 覆盖范围小的劣势——通过发射大量低轨卫星组成大型星座,进而实现全球覆盖, 因此低轨卫星为卫星互联网的首选。据UCS Satellite Database数据,截至2023 年 5 月 1 日,在轨 LEO 卫星数量为 6768 颗,远超 GEO 卫星(590 颗)和 MEO 卫星(143 颗)。
不同的卫星频段具有不同的传播特性、容量及抗干扰能力,从而影响卫星通信的 性能和应用范围。频率越高,波长越短,带宽潜力越大,但穿透力越差,更容易 因“雨衰”(大气中的雨、雪或冰对无线电信号的吸收)而受到信号衰减的影响。 目前卫星通信常用的频段涵盖 L、S、C、Ku、Ka 等,Ka 频段因带宽优势,成 为卫星互联网(如 Starlink、OneWeb)的主要选择。
1.2 全球商业航天产业提速,SpaceX 公司实现全球领先
全球航天发射活动提速,中国航天产业步入快车道。1957 年 10 月 4 日,苏联成 功发射世界首颗人造卫星 “斯普特尼克 1 号”,标志着人类正式进入航天时代。在 接下来长达三十年的时间里,美苏两国的太空军备竞赛为全球航天事业发展的主 要推动力,美苏两国贡献了 1957-1990 年间超过 95%的航天发射活动。90 年 代苏联解体,冷战结束,航天领域的美苏双头垄断格局由此改变。步入 2020s 全 球航天产业发展提速,近五年(自 2021 年以来)航天发射活动次数(968)已超 过 2011-2020 年总量(928),2024 年中国航天发射次数仅次于美国,位列全 球第二位。

美国 SpaceX 引领全球商业航天发射,中国呈现“国家队+民企”双轨模式。2024 年全球商业航天发射任务达 175 次,较 2023 年增长 41%,占比由 56%上升至 66%;政府航天发射任务 65 次,较 2023 年减少 11%;军事航天发射任务 23 次,较 2023 年减少 12%。根据中国航天官方数据,在商业航天发射任务中,美 国商业航天公司 SpaceX(太空探索技术公司)2024 年发射活动次数遥遥领先, 中国航天科技集团位居第二,火箭实验室、星河动力等商业公司占中国发射量的 20%。
截至 2023 年 5 月 1 日,从在轨卫星数量来看,美国以 5165 颗遥遥领先,约占 全球总数的 68.32%,其次英国 651 颗(约占全球 8.61%),中国 631 颗居世界 第三(约占全球 8.35%),俄罗斯 181 颗(约占全球 2.39%),日本 87 颗(约占全球 1.15%)。以上五个国家在轨卫星数量最多,共占全球总数的 88.82%。 按照下游使用对象来看,商用卫星为第一大组成,全球商用卫星 6081 颗(占 80.44%)、政府专用卫星 559 颗(占 7.39%)特殊用途卫星为 458 颗(占 6.06%)、 民用卫星 160 颗(占 2.12%)、政商两用卫星为 97 颗(占 1.28%)。
当前卫星互联网正成为全球通信基础设施建设的新高地,全球各国均积极布局卫 星互联网,国内以“国网”、“千帆”两大星座为代表,海外则以 SpaceX 的星链 计划为代表: 国网星座(又称“GW 星座”)由中国卫星网络集团有限公司(简称“中国星 网”)打造,是中国首个卫星互联网计划、首个空天一体 6G 互联网计划。GW 星座共计规划发射 12992 颗卫星,其中 GW-A59 子星座 6080 颗,分布在 500-600 千米的极低轨道;GW-A2 子星座 6912 颗,分布在 1145 千米 的近地轨道。 千帆星座(又称“G60 星座”)由成立于 2018 年的上海垣信牵头建设。千 帆星座计划于 2025 年底完成 648 颗发射,提供区域网络覆盖;2027 年底 完成共 1296 颗的一期建设,提供全球网络覆盖;到 2030 年底,完成超 1.5 万颗低轨卫星的互联网组网。 星链星座(Starlink)是 SpaceX 提出的巨型低轨宽带互联网卫星星座,一 二期计划在近地轨道部署约 1.2 万颗卫星,三期计划部署 3 万颗卫星。
2 政策技术与需求共振,商业航天发展全面提速
2.1 频轨资源“先登先占”,太空圈地竞争加速
频轨资源实施“先登先占”机制,时限要求考验各方规划进度与发射能力。根据 国际电联 ITU《无线电规则》,协调法为当前卫星频率和轨道资源的主要分配机制 ——首先,申报采取“先占先得”机制,申报时间决定频轨资源优先使用权的分配; 其次,ITU 公布各申报国的卫星申报情况,各国参与国际频轨协调谈判。对于报 请卫星发射计划的非地球同步轨道卫星星座运营商, 频轨资源稀缺性凸显,各国卫星企业加速布局。根据 ITU 数据,地球低轨卫星总 容量约 6 万颗,目前各国申报数量已超 6 万颗;而低轨卫星所主要采用的 Ku 及 Ka 通信频段资源也逐渐趋于饱和状态。频轨作为满足通信卫星正常运行的先决 条件,已经成为各国卫星企业争相抢占的重点资源。按照 SpaceX 星链的规划, 要在 2027 年前将 4.2 万颗卫星送入低轨,约占低轨卫星总容量的 70%;截至 2025 年 6 月 SpaceX 已累计发射逾 8000 颗星链卫星。上海垣信“千帆星座”与 中国星网“GW 星座”均进入常态化发射阶段。截至 2025 年 8 月 17 日,国网、 千帆星座分别完成 9 次、5 次组网发射,部署卫星 72 颗、90 颗。

2.2 商业航天战略地位抬升,第二个十年正式启程
商业航天政策支持深化,产业战略地位显著抬升。 2014 年国务院发布《关于创 新重点领域投融资机制鼓励社会投资的指导意见》,明确鼓励民间资本参与国家民 用空间基础设施建设,为我国商业航天拉开帷幕。2015 年被称为“中国商业航天 元年”,当年发布的《国家民用空间基础设施中长期发展规划》提出“发挥市场配 置资源的决定性作用”,进一步支持和引导社会资本参与商业航天的发展。2023 年中央经济工作会议将商业航天列为战略新兴产业;2024 年商业航天首次作为 “新增长引擎”写入政府工作报告,2025 年政府工作报告表述由 “快速发展”变 为“安全健康发展”。2025 年 6 月,证监会明确将“商业航天”纳入科创板第五套 上市标准适用范围,未盈利优质企业上市通道拓宽。
政策红利按下行业加速键,中国商业航天第二个十年正式启程。中国商业航天已 走过从无到有的第一个十年,历年政策表述的变化体现其产业战略地位的提升, 2024 年首次被写入政府工作报告为行业按下“加速键”,科创板第五套上市标准 的纳入打通商业航天二级市场“最后一公里”,全链条资本市场支持体系有望推动 产业的商业化落地。 传统与商业航天互为补充,进一步释放产业潜力。传统航天任务主要服务于军事 与科研需求,市场规模较小且为保证技术先进性不计成本,商业航天的核心则是 通过充分的市场竞争,带动全行业成本的降低和技术的提升。我国航天产业的“国 家队”为商业航天提供了坚实的技术基础,而商业航天在为产业引入更多社会资本的同时,提供技术创新的土壤,并且有望通过应用拓展、场景开发进一步释放 航天作为社会基础和大众消费产业的属性。
2.3 军民融合重要领域,与地面通信优势互补
偏远地区及应急场景下打通互联网最后一公里。据国际电信联盟 (ITU) 估计, 2024 年全球互联网用户数约为 55 亿人,互联网渗透率(占全球人口比例)由 2019 年的 53%上升到 68%,但全球互联网市场仍存在较大空白,约 26 亿人口 未能实现互联网覆盖。在偏远地区覆盖方面,地面宽带联通最后 1%人口的建设 费用是联通前 95%人口平均费用的 40 倍,故出于经济性考虑,偏远地区、特殊 地形的地面基站往往建设不足。此外,在应急救灾、航空机载通信以及远洋海事 通信等特殊应用领域,卫星互联网相较地面通信具有显著优势。 快速补网提高系统稳定性,军事应用价值巨大。美导弹防御局、国防部及各军兵 种高度重视“星链”系统的军事应用价值,曾在“北部边缘” “全球闪电”等演习中试 验测试了“星链”卫星相关功能,同时美军为克服无人机通信瓶颈,缩短完整杀伤 链时间,利用“星链”系统指挥并测试无人机。在俄乌冲突中,星链同样发挥了重 要作用——俄军在冲突初期摧毁了乌克兰的主要通信设施以切断乌克兰政府和军 队的指令传达,但依靠“星链”的稳定战场通信,乌军实现通信系统的重建,有效 协调无人机与炮兵和远程火箭炮协同作战,并利用无人机的侦察图像引导远程火 力打击俄军后方部队。 据美国政府问责局报告,美国国防部目前的大部分商业卫星通信是通过地球同步 轨道卫星进行的,此类“单片”卫星通信系统依赖于少数几颗高成本卫星,以及 专用于单一类型卫星通信的地面站和用户终端,因此每颗卫星对于系统的持续运 行至关重要,导致系统存在“单点故障”的安全隐患。而低轨卫星互联网系统由 众多更小、成本更低的卫星构成,当部分卫星出现故障失效时,可通过快速补网 发射保证通信系统的稳定性。
受限于卫星容量与星座建设成本,卫星互联网有望与地面基站达到相互补充、相 辅相成的效果,但在地面通信基础设施建设不完善的地区,以及对延迟要求较低、 地面通信无法覆盖的特殊应用场景,以及军用领域,卫星互联网有望对地面通信 进行替代。
3 航天产业全链生态概览
3.1 商业航天产业细分环节众多,卫星服务地面设备贡献主要产值
商业航天产业链涵盖多个环节,可分为上中下游。产业链上游为卫星制造,包括 卫星平台、卫星有效载荷和卫星整星制造;产业链中游包括卫星发射服务与地面 设备制造,卫星发射服务包括发射场搭建、运载火箭制造和卫星在轨交付,地面 设备包括地面站和终端设备;产业链下游为卫星的应用及服务,包括卫星通信、 卫星导航和卫星遥感等。

航天经济规模稳步增长,卫星服务+地面设备贡献主要产值。据美国卫星产业协 会(SIA)数据,2024 年全球航天经济规模整体增长 4%,收入达到 4150 亿美 元,其中商业卫星产业继续占据主导地位,规模增至 2930 亿美元,占航天经济 总量的 71%,主要包括卫星服务、地面设备、卫星制造、发射服务等;非卫星产 业收入达 1220 亿美元,占航天经济总量的 29%,主要包括载人航天飞行收入和 政府预算。而在卫星产业收入中,地面设备(GNSS 设备)与卫星服务(大众消 费服务)收入占比较高。
3.2 商业航天产业链细分环节
卫星制造涉及有效载荷、卫星平台和卫星整星制造。 有效载荷是指航天器上装载 的为直接实现航天器在轨运行要完成的特定任务的仪器。不同用途的卫星有不同 类型的有效载荷——遥感卫星的有效载荷包括多光谱扫描仪、红外扫描仪、合成 孔径雷达、微波辐射计、微波散射计、雷达高度计、超光谱成像仪以及遥感信息 的数传设备。通信卫星的有效载荷包括通信转发器和天线。导航卫星的有效载荷 包括卫星时钟、导航数据存储器及数据注入接收机。侦察卫星的有效载荷包括可 见光胶片型相机、可见光 CCD 相机、雷达信息信号接收机和天线阵及大幅面测 量相机等。
卫星平台是由卫星本体和服务(保障)系统组成,可以支持一种或几种有效载荷 的组合体。卫星平台具有一定通用性,需在一定范围内适应不同有效载荷的要求。 卫星平台一般分为以下几个系统:能源分系统为整个卫星提供能源;姿态轨道控 制系统保持卫星天线指向和运行轨道的准确;推进系统为卫星定轨、保持轨道和 控制姿态提供动量;遥测、测距和指令系统与地面控制中心联系;温度控制系统 保证卫星各种器件工作在合适的温度。
卫星发射服务包括发射场搭建、运载火箭制造和卫星在轨交付。 我国现有五大航天发射场,分别是酒泉卫星发射场、太原卫星发射场、西昌卫星 发射场、文昌卫星发射场和海南商业航天发射场。其中,前四个发射场为“军建 军管军用”模式,而海南商业航天发射场是我国的首个、唯一一个商业航天发射 场,建设运营均由海南国际商业航天发射有限公司负责,目前已完成一期项目建 设并成功发射四次,二期项目于 2025 年 1 月 25 日开工,正加速推进建设。此 外,海阳东方航天港为我国唯一一个运载火箭海上发射母港,拥有包括泰瑞号、 德渤 3 号、德浮 15002 号、博润九州号和东方航天港号在内的五个海上发射平 台。

运载火箭指的是将卫星等航天器推向太空的载具。运载火箭依靠自身携带的推进 剂(燃料+氧化剂)燃烧产生高速喷射气流获得反作用力推进,不依赖外界空气, 因此可以在大气层内外飞行。按照级数,运载火箭可分为单级火箭和多级火箭; 按所用推进剂来分,可分为固体火箭、液体火箭和固液混合型火箭三种类型;根 据是否可回收,分为一次性使用火箭、部分重复使用火箭和完全重复使用火箭。 运载火箭主要的组成部分包括结构系统(又称箭体结构)、动力装置系统(又称推 进系统)和控制系统,这三大系统称为运载火箭的主系统。结构系统是运载火箭 的基体,它用来维持火箭的外形,安装、连接火箭各系统内的所有仪器、设备, 承受火箭在地面运输、发射操作和在飞行过程中箭上的各种载荷。对液体火箭来 说,动力装置系统由推进剂输送、增压系统和液体火箭发动机两大部分组成;固 体火箭动力装置系统主要部分就是固体火箭发动机,推进剂直接装在发动机的燃 烧室壳体内。控制系统用来控制运载火箭沿预定弹道正常飞行,控制系统由制导 系统、姿态控制系统、电源供配电和时序控制系统三大部分组成。 除主系统外,运载火箭上还有一些不直接影响飞行成败并由箭上设备与地面设备 共同组成的系统,例如遥测系统、外弹道测量系统、安全系统和瞄准系统等。
卫星地面设备包括地面站和终端设备。地面站,又称地球站或地球终端站,是航 天器通信系统地面部分的一个重要组成部分。地面站可分为固定站、移动站和可 拆卸站三种类型。在固定站中又可分为大型标准站和小型非标准站,前者多用于 国际通信和国内大城市间的通信,而后者多用于国内中、小城市或军事通信;移 动式地面站,特别是车载站,由于其机动灵活的特点,通常被广泛应用在军事通 信中。代表用户段的通信终端,可以有不同的表现形式,如手持终端(卫星电话) 和移动终端(车载、船载、机载通信终端、卫星通信热点)等。
卫星的下游应用主要包括卫星通信、卫星导航和卫星遥感。 卫星通信是指利用卫星上的转发器作为中继站,转发无线电波,实现两个或 多个卫星通信站之间的通信,主要用于远距离的语音、数据、图像、视频传 输等业务场景。 卫星导航是指采用导航卫星对地面、海洋、空中和空间用户进行导航定位的 技术。导航卫星实质为通信卫星的衍生应用,通过准确知道卫星所处的位置 以及精确的时间,从而判断地面的位置。目前,全球共有四大导航卫星系统, 分别是美国的 GPS、俄罗斯的 GLONASS、欧洲航天局的伽利略、中国的 北斗。 卫星遥感是指从地面到空间各种对地球、天体观测的综合性技术系统的总称。 可从遥感技术平台获取卫星数据、由遥感仪器进行信息接收、处理与分析。 卫星遥感调查具有传统的调查方法无法比拟的优势,在土地资源、森林资源, 地质矿产资源、水利资源调查和农作物估产等方面具有广阔的应用前景。
据 UCS Satellite Database 数据,截至 2023 年 5 月 1 日,全球在轨卫星数量 最多的前五的应用领域分别为通信、遥感、技术试验、导航定位以及空间科学, 其中通信卫星以 5514 颗的数量遥遥领先,已成为推动商用卫星发展的主要方面。 结合国家维度来看,美欧通信卫星数量相对领先,美国在低轨通信卫星数量上领 跑全球,中国导航卫星数量居世界第一,各国应用各有侧重。
4 以 SpaceX 星链为鉴,观卫星互联网及商业航天 技术路径
SpaceX 向 FCC 申报了两代卫星星座建设方案: 第一代星链分为两个阶段——第一阶段总共部署 4408 颗卫星,主要位于约 550 公里的轨道圈层;第二阶段“V 频段星链”星座共计 7518 颗,作为一代 星链星座的补充;2022 年 12 月 SpaceX 向 FCC 做了申报调整,不再单独 部署“V 频段星座”,而是将该频段星座的有效载荷集成到第二代星链卫星 上。 第二代星链计划部署 29988 颗卫星(FCC 批准了 7518 颗),计划于 2028 年 12 月建设完半程,2031 年 12 月建设完全程。
自 2019 年 5 月首次成功发射第 1 批星链运营卫星(v0.9),SpaceX 公司就开 始了密集的发射部署。截至 2025 年 7 月 16 日,SpaceX 已发射总计 9187 颗 星链卫星,其中 7945 颗卫星处于正常运行状态。星链已在全球约 140 个国家和 地区投入运营,用户规模突破 600 万。截至 2025 年 7 月,星链总带宽容量已近 450Tbps,时延显著缩短,在美国的高峰时段,下行链路数据速率中值约为 200 mbps,延迟中值为 25.7ms。
2023 年 11 月,马斯克于社交媒体上宣布 SpaceX 实现现金流平衡;2024 年, SpaceX 实现营收约 118 亿美元,其中星链业务收入首度超越传统航天发射服务 板块;据马斯克预测,SpaceX 有望于 2025 年实现 155 亿美元的营收,同比增 速超 30%。在低轨卫星互联网赛道上,SpaceX 凭借强大的供给能力与持续的技 术创新已快速拉开与竞争对手的差距,在卫星制造、火箭发射等诸多环节形成明 显的领先优势,持续定义行业发展方向。
4.1 可复用火箭技术:显著降低边际发射成本
可重复使用运载火箭是相对于“一次性运载火箭”而言的概念, 指运载器从地面起 飞完成预定发射任务后, 全部或部分返回并安全着陆, 经过检修维护与燃料加注, 可再次执行发射任务。可复用火箭核心是通过回收并再次使用火箭一级助推器等 部件,将硬件制造成本分摊于多次任务,控制单位发射成本。从起降方式来看, 可复用火箭可分为垂直起飞水平着陆、垂直起降和水平起降。采用垂直起降方式 的可重复使用运载火箭与现有一次性运载火箭具有一定技术继承性,有望成为最 早规模化应用的一类可重复使用运载火箭。 在可复用火箭领域,SpaceX 凭借“猎鹰”9 号火箭已确立了较大领先优势。“猎 鹰”9 截至目前已演变出 5 个版本,现役版本为 Block 5。自 2018 年 Block5 版 本火箭成功首飞以来,猎鹰 9 号火箭的年度发射次数呈持续上升态势, 2024 年 依靠 18 枚在役一级箭体的多次复用,支撑了全年 132 次的火箭发射,一级箭体 年平均复用次数达到 7.33 次。
一子级采用分级检修模式,复用策略兼顾可靠性与经济性。“猎鹰”9 号火箭目前 已探索出一套成熟的一子级重复使用模式:一子级通过发动机制动平稳准确着陆 后,运输返回至火箭制造工厂执行分级(6 次及以下 A 级、7 ~ 13 次 B 级、 13 次以上 C 级)检测维修,随后转至发射场发射工位开展静态点火测试,确认 性能和质量满足复用标准后继续投入新的发射任务中使用。在复用策略方面, SpaceX 往往将重复使用次数较少的一子级用在载人等高价值任务中,而将复用 次数较多的一子级用在星链的发射任务中,以兼顾可靠性与经济性。 一子级整流罩复用大幅降低边际发射成本。“猎鹰”9 火箭用不到十年的时间实现 了从首飞到一级回收、一级复用、整流罩回收和整流罩复用,一级、整流罩成本 占比分别为 60%、10%,一级与整流罩的复用大幅降低火箭的边际成本。以“猎 鹰”9 近地轨道运力 22.8 吨、单间发射报价 6975 万美元测算,单位重量发射价 格约 3000 美元/kg,约合人民币 2.1 万元/kg,对比国内商业化火箭型号发射报 价约在人民币 6 万元~15 万元/kg,“猎鹰”9 价格优势显著。目前复用型“猎鹰” 9 火箭的边际成本约 1500 万美元,未来如果可以实现二级复用,则复用型“猎 鹰”9 火箭的边际发射成本将有望降低至 500 万~600 万美元。
可回收火箭迎来密集首飞,民营公司深度参与打破发射瓶颈。2025 年我国迎来 可回收火箭的密集首飞,包括星云一号、智神星一号、力箭二号、双曲线三号等 民营可复用火箭有望于 2025 年内迎来首飞,航天八院的长征十二号甲也有望于 年内迎来首飞。随可复用火箭技术突破,民营火箭公司深度参与,我国商业航天 产业有望打破发射环节制约,进一步实现降本打通商业模式,加速我国卫星互联 网组网进程。

4.2 一箭多星:堆叠式卫星发射方式充分利用火箭运力
“一箭多星”是指在一次火箭发射任务中,将两个以上的卫星或载荷送入不同的轨 道。1960 年美国首次采用该技术用一枚火箭发射了两颗卫星,次年又成功发射了 “一箭三星”;中国在 1981 年 9 月成功地用一枚“风暴一号”运载火箭将一组三颗 “实践二号”卫星送入地球轨道,成为继前苏联、美国和欧洲航天局之后第四个独 立掌握一箭多星发射技术的国家;印度和日本则分别于 2008 年和 2009 年实现 了一箭多星发射。2021 年,美国 SpaceX 公司利用猎鹰 9 火箭成功发射了“一箭 143 星”,刷新了世界纪录。
充分利用火箭运载能力,降低平均发射成本。传统火箭采用一箭一星的发射方式, 由于卫星设计质量不可能与火箭运力完全一致,不可避免地造成火箭运载能力浪 费。一箭多星模式可以根据火箭运力来合理选择搭载对象,增加卫星发射机会, 降低单颗卫星的平均发射成本。此外,一箭多星发射可以加快星座构建速度,大 幅缩短大型卫星星座组网时间。 星链采用堆叠式卫星发射方式。在实现一箭多星方面,星链采用了卫星堆叠、自 主供电、被动分离方案——平板式卫星沿拉杆在箭体内分层堆叠;起飞后卫星通 过低成本真空检测器判断飞行高度进行自主供配电激活;到达分离位置时靠星箭 组合体旋转使各卫星自行分离并散开。卫星堆叠方式不需要单独为每颗卫星配置 卫星分配器,从而节约载荷质量,更加充分地利用运载火箭整流罩内部空间,提 高了发射效率,是一箭多星技术的重要发展方向。
4.3 规模化卫星生产:模块化生产方式,关键系统部件坚持自主研发
在传统的航天工业中,卫星制造长期以来采用小批量、高复杂度的生产模式,单 颗卫星的生产周期往往需要数月甚至数年,这样的生产效率无法适应大型互联网 星座快速组网的需求。因此,马斯克在星链成立之初,就提出将以汽车或电子产 品的流水线生产模式生产卫星。 流水线、模块化生产提升生产效率。SpaceX 于 2018 年 2 月发射的 2 颗实验卫 星,其制造、集成时间长达半年以上,而随着新版卫星的持续推出,其生产速度 不断加快、生产规模持续上升。2020 年 3 月时为 6 颗/天,已是其主要竞争对手 OneWeb 生产速率的 4 倍。SpaceX 在美国华盛顿州雷德蒙德市的卫星制造设 施,通过结合高度自动化生产线与模块化设计理念,能实现每天生产 6 颗卫星, 保守估计其年产量超过 1400 颗卫星。流水线、模块化的生产方式不仅能够提高 效率,更能快速通过规模效应降低成本。
坚持“为生产而设计”理念,核心部件自研自产。星链的设计生产采用“为生产 而设计”的理念,始终把卫星的规模化制造放在卫星研发的重要地位。对于星载 高通量通信天线、卫星间激光通信设备、霍尔推进器等核心系统部件,SpaceX 采取自研自产,地面通信终端、卫星金属部件精加工等非核心部件则与外部企业 展开合作,并且采用工业制造标准而非航天专业标准。这样的方式既提高了生产 的稳定性,又降低了关键技术对外部的依赖,为未来技术升级创造条件。
4.4 发射工位:“三平”模式缩短占位时间,实现发射工位高效率周转
发射区占位时间短,提高发射工位周转效率。猎鹰-9 火箭采用“三平”测发模式, 在发射区仅需完成气、电、液、空调接口对接、射前检查与状态设定、推进剂加 注后便可实施发射。较少的发射区工作项目带来较短的发射区占位,猎鹰-9 火箭 的发射区从火箭加电至发射点火的工作流程耗时不超过 10 小时,综合考虑发射 窗口、气象条件等因素后在发射区的占位时间一般不超过 1 天。这使得猎鹰-9 火 箭发射任务与前序、后续任务的绝大多数工作可以并行开展,实现了 3 个发射工 位支撑 100 次以上年发射任务的高效周转。
设施优化大幅简化工位修复周期,统一箭地接口节省状态转换时间。“三平”测发 模式使得猎鹰-9 火箭发射工位无需建设系统复杂且发射时易受火箭燃气尾焰损 伤的勤务塔及空调系统、塔吊等配套设施;此外,通过改进导流槽排焰能力、将 发射台附近的重要设施与管路埋设于混凝土地面之下、改进优化发射台表面涂层 抗烧蚀性能、采用喷水降温系统限制火箭尾焰对发射台损伤等措施的应用, SpaceX 公司大幅缩短了简化后的猎鹰-9 火箭发射工位设施设备修复周期(同 工位最短发射间隔为 2 天 17 小时)。此外,SpaceX 公司通过改造建设为肯尼 迪航天中心发射工位 LC- 39A、卡纳维拉尔角天军基地 SLC - 40 发射工位、 范登堡天军基地 SLC- 4E 发射工位设置了统一的箭地接口,使得猎鹰- 9 火箭 可以完全一致的技术状态在各发射工位执行发射任务,节省状态转换周期的同时 也进一步提升了发射可靠性。我国目前发射工位周转时间为 2 周到 1 个月,周转 效率仍有待提升。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)
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